ガスクロマトグラフィーによる非イオン性セルロースエーテル

非イオン性セルロースエーテルの置換基含有量をガスクロマトグラフィーで測定し、時間、操作、精度、再現性、コストなどの観点から化学滴定と比較し、カラム温度について検討しました。カラムの長さなどのクロマトグラフィー条件が分離効果に与える影響。この結果は、ガスクロマトグラフィーが普及する価値のある分析方法であることを示しています。
キーワード: 非イオン性セルロースエーテル、ガスクロマトグラフィー;置換内容

非イオン性セルロースエーテルには、メチルセルロース（MC）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（HPMC）、ヒドロキシエチルセルロース（HEC）などがあり、これらの材料は医薬品、食品、石油などに広く使用されています。置換基の含有量は非イオン性セルロースの性能に大きな影響を与えるため、イオン性セルロースエーテル材料では、置換基の含有量を正確かつ迅速に決定する必要があります。現在、ほとんどの国内メーカーは分析に従来の化学滴定法を採用していますが、これは労働集約的であり、精度と再現性を保証することが困難です。このため、本論文では、ガスクロマトグラフィーによる非イオン性セルロースエーテル置換基の含有量を決定する方法を研究し、試験結果に影響を与える要因を分析し、良好な結果を得た。

1. 実験
1.1 機器
GC-7800 ガスクロマトグラフ、Beijing Purui Analytical Instrument Co., Ltd.製
1.2 試薬
ヒドロキシプロピルメチルセルロース (HPMC)、ヒドロキシエチルセルロース (HEC)、自家製;ヨウ化メチル、ヨウ化エチル、ヨウ化イソプロパン、ヨウ化水素酸（57%）、トルエン、アジピン酸、o-ジ トルエンは分析グレードのものでした。
1.3 ガスクロマトグラフィーによる測定
1.3.1 ガスクロマトグラフィー条件
ステンレススチールカラム ((SE-30、3% Chmmosorb、WAW DMCS); 気化チャンバー温度 200°C; 検出器: TCD、200°C; カラム温度 100°C; キャリアガス: H2、40 mL/min。
1.3.2 標準液の調製
(1) 内部標準溶液の調製：トルエン約 6.25g を 250mL メスフラスコに入れ、o-キシレンで標線まで希釈し、よく振って静置します。
(2) 標準溶液の調製: 異なるサンプルには対応する標準溶液があり、ここでは HPMC サンプルを例として取り上げます。適切なバイアルに一定量のアジピン酸、ヨウ化水素酸 2 mL、および内部標準溶液を加え、バイアルの重量を正確に量ります。ヨードイソプロパンを適量加え、秤量し、ヨードイソプロパンの添加量を計算する。再度ヨウ化メチルを加えて等量にし、ヨウ化メチルを加える量を計算する。十分に振動させ、成層のために放置し、後で使用するために光から遠ざけてください。
1.3.3 試料溶液の調製
乾燥 HPMC サンプル 0.065 g を 5 mL の厚肉反応器に正確に量り、同重量のアジピン酸、2 mL の内部標準溶液およびヨウ化水素酸を加え、反応ボトルを素早く密閉し、正確に量ります。振盪し、150℃で60分間加熱し、その間は適切に振盪します。冷ましてから計量します。反応前後の重量減少が 10 mg を超える場合、サンプル溶液は無効となり、溶液を再調製する必要があります。サンプル溶液を静置して成層した後、上層の有機相溶液を 2 μL 注意深く採取し、ガスクロマトグラフに注入し、スペクトルを記録します。他の非イオン性セルロースエーテルサンプルも HPMC と同様に処理しました。
1.3.4 測定原理
HPMCを例に挙げると、これはセルロースアルキルヒドロキシアルキル混合エーテルであり、ヨウ化水素酸と同時加熱してすべてのメトキシルおよびヒドロキシプロポキシルエーテル結合を切断し、対応するヨードアルカンを生成します。
高温気密条件下で、アジピン酸を触媒としてHPMCはヨウ化水素酸と反応し、メトキシルとヒドロキシプロポキシルがヨウ化メチルとヨウ化イソプロパンに変換されます。o-キシレンを吸収剤および溶媒として使用し、触媒と吸収剤の役割は完全な加水分解反応を促進することです。内部標準液としてトルエンを選択し、標準液としてヨウ化メチルおよびヨウ化イソプロパンを使用します。内部標準物質と標準溶液のピーク面積から、試料中のメトキシル基およびヒドロキシプロポキシル基の含有量を算出できます。

2. 結果と考察
この実験で使用したクロマトグラフィー カラムは非極性です。各成分の沸点によると、ピークの順序はヨウ化メチル、ヨウ化イソプロパン、トルエン、o-キシレンです。
2.1 ガスクロマトグラフィーと化学滴定の比較
化学滴定による HPMC のメトキシルおよびヒドロキシプロポキシル含有量の測定は比較的成熟しており、現在、薬局方法と改良法という 2 つの方法が一般的に使用されています。しかし、これら 2 つの化学的方法はいずれも大量の溶液の調製が必要であり、操作が複雑で時間がかかり、外部要因の影響を大きく受けます。比較的言えば、ガスクロマトグラフィーは非常にシンプルで、習得と理解が簡単です。
ＨＰＭＣ中のメトキシル含有量（ｗ１）およびヒドロキシプロポキシル含有量（ｗ２）の結果は、それぞれガスクロマトグラフィーおよび化学滴定により測定した。これら 2 つの方法の結果は非常に近いことがわかり、両方の方法が結果の精度を保証できることを示しています。
時間の消費、操作の容易さ、再現性、コストの観点から化学滴定とガスクロマトグラフィーを比較すると、フェーズクロマトグラフィーの最大の利点は利便性、迅速さ、高効率であることがわかります。大量の試薬や溶液を準備する必要がなく、サンプルの測定にかかる時間はわずか10分程度であり、実際の時間の節約は統計よりも大きくなります。化学滴定法では、滴定終点の判断における人為的誤差が大きいのに対し、ガスクロマトグラフィーの試験結果は人為的要因の影響が少ないです。また、ガスクロマトグラフィーは反応生成物を分離し、定量する分離技術です。GC/MS、GC/FTIRなどの他の測定機器と連携できれば、複雑な未知のサンプル（修飾繊維（修飾繊維）（プレーンエーテル製品）の同定に使用できます）は、化学滴定に比べて非常に有利です。 。さらに、ガスクロマトグラフィーの結果の再現性は化学滴定の再現性よりも優れています。
ガスクロマトグラフィーの欠点はコストが高いことです。ガスクロマトグラフィーステーションの設置から装置のメンテナンス、クロマトグラフィーカラムの選択までのコストは化学滴定法に比べて高くなります。検出器のタイプ、クロマトグラフィーカラム、固定相の選択など、さまざまな機器構成やテスト条件も結果に影響します。
2.2 ガスクロマトグラフィー条件が測定結果に与える影響
ガスクロマトグラフィー実験の場合、より正確な結果を得るために重要なのは、適切なクロマトグラフィー条件を決定することです。この実験では、ヒドロキシエチルセルロース (HEC) とヒドロキシプロピルメチルセルロース (HPMC) を原料として使用し、カラム温度とカラム長の 2 つの要因の影響を調べました。
分離度 R ≧ 1.5 を完全分離といいます。「中国薬局方」の規定によれば、R は 1.5 より大きくなければなりません。3 つの温度でのカラム温度と組み合わせると、各成分の分離能は 1.5 を超え、R90°C > R100°C > R110°C という基本的な分離要件を満たします。テーリング係数を考慮すると、テーリング係数 r>1 がテーリング ピーク、r<1 がフロント ピークとなり、r が 1 に近づくほどクロマトグラフィー カラムの性能が向上します。トルエンおよびヨウ化エチルの場合、R90℃>R100℃>R110℃。o-キシレンは沸点が最も高く、R90℃の溶媒です。
実験結果に対するカラムの長さの影響は、同じ条件下ではクロマトグラフィー カラムの長さのみが変化することを示しています。3m と 2m の充填カラムと比較して、3m カラムの分析結果と分解能は優れており、カラムが長いほどカラム効率が向上します。値が大きいほど、結果の信頼性が高くなります。

3. 結論
ヨウ化水素酸は、非イオン性セルロースエーテルのエーテル結合を破壊して小分子ヨウ化物を生成するために使用され、これをガスクロマトグラフィーで分離し、内部標準法で定量して置換基の含有量を取得します。この方法に適したセルロースエーテルとしては、ヒドロキシプロピルメチルセルロースの他に、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、メチルセルロースなどがあり、試料処理方法も同様である。
従来の化学滴定法と比較して、非イオン性セルロースエーテルの置換基含有量のガスクロマトグラフィー分析には多くの利点があります。原理がシンプルでわかりやすく、操作が便利で、大量の薬品や試薬を準備する必要がなく、分析時間を大幅に節約できます。この方法で得られた結果は、化学滴定で得られた結果と一致しています。
ガスクロマトグラフィーで置換基含有量を分析する場合、適切かつ最適なクロマトグラフィー条件を選択することが非常に重要です。一般に、カラム温度を下げるかカラム長を長くすると分離能が効果的に向上しますが、カラム温度が低すぎるためにカラム内で成分が凝縮しないように注意する必要があります。
現在、ほとんどの国内メーカーは依然として化学滴定を使用して置換基の含有量を決定しています。しかし、さまざまな利点と欠点を考慮すると、開発動向の観点からガスクロマトグラフィーは普及する価値のある簡易かつ迅速な検査方法です。